流域土地利用变化对径流影响问题的研究

论文摘要

土地利用/覆被的改变（LUCC）对流域水资源的形成、转化以及时空配置具有显著影响,人类不合理的土地利用方式,使土地利用/覆被格局在流域尺度上发生了显著变化,在一定程度上影响了地区径流和洪水过程,径流变化是水文循环研究中的敏感因素,因此,研究土地利用变化对径流的影响,对于流域水资源规划、管理与可持续发展具有重要的意义。受到水资源开发及人类活动的综合影响,近年来海河流域下垫面条件发生了显著变化,对径流及洪水过程产生了明显影响。因此需要对比分析不同土地利用条件下径流的变化,探讨LUCC对海河流域径流的影响程度。1.本文选择大清河水系紫荆关流域作为研究区,运用分布式水文模型SWAT（Soil and Water Assessment Tool）进行该区域的径流模拟。在地理信息系统的支持下,获得紫荆关地区的数字高程模型和土壤类型分布图,在遥感和GIS的辅助下,提取了20世纪80年代前和20世纪90年代后的土地利用数据。将所有GIS数据的投影和坐标系参数统一,得到模型所需要的专题地图。2.使用Arcview下的AVSWAT扩展模块进行基于DEM的子流域分割,把紫荆关划分成21个子流域,使用20世纪90年代后的土地利用数据为模型的土地覆被输入数据,结合19841996年的实测气象资料和同期紫荆关水文站的水文资料对SWAT模型的参数进行了率定和验证,结果表明实测径流量和模拟的径流量的相关系数和Nash-Suttcliffe系数均满足要求,模型可以应用于该区域。3.对比20世纪80年代前的土地利用数据和20世纪90年代后的土地利用数据发现:研究区林地和灌木林面积在90年代后是减少的,耕地、草地、建设用地都是增加的。分别利用两期的土地利用数据进行19841996年13年的径流模拟,对比模拟的径流结果,分析研究区内土地利用变化对水文响应产生的影响,主要分析在降雨和气候不变的情况下,该区域土地利用变化引起的总径流量的变化情况。研究结果表明,土地利用的变化影响了该区域的径流量,总体趋势是使径流量减少,且5、6、7月份径流减少量较其他月份大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 水文模型概况
• 1.2.1 流域水文模型
• 1.2.2 基于GIS的分布式水文模型
• 1.3 土地利用变化水文效应的研究进展及方法
• 1.3.1 研究进展
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 大清河流域概况
• 1.4.1 地理位置
• 1.4.2 地质地貌
• 1.4.3 气候
• 1.4.4 水系
• 1.4.5 植被和土壤
• 1.5 研究内容及路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 SWAT模型的基本结构与原理
• 2.1 SWAT模型概述
• 2.2 SWAT模型的发展历程及应用研究
• 2.2.1 模型发展历程
• 2.2.2 国外应用研究动态
• 2.2.3 国内应用研究进展
• 2.3 SWAT模型的特点
• 2.4 模型结构
• 2.5 模型原理
• 2.5.1 水文循环的陆地阶段（坡面产流和汇流部分）
• 2.5.2 河道汇流部分
• 2.6 AVSWAT简介
• 第三章 流域水文模拟的数据准备
• 3.1 SWAT模型中需要输入的数据
• 3.1.1 空间数据库
• 3.1.2 非空间数据库
• 3.2 基于DEM的水文分析与流域空间离散
• 3.2.1 数字高程模型的简介及应用
• 3.2.2 基于DEM的水文参数分析
• 3.3 子流域的划分
• 3.4 HRU的生成
• 第四章 模型参数的率定及检验
• 4.1 参数率定方法
• 4.1.1 遗传算法（GA）
• 4.1.2 贝叶斯方法
• 4.1.3 SCE-UA优化算法
• 4.2 模拟结果
• 4.2.1 参数校准
• 4.2.2 模型验证
• 第五章 土地利用/覆被变化对径流的影响分析
• 5.1 问题的提出
• 5.2 土地利用/覆被的变化情况
• 5.3 不同土地利用条件下的模拟结果对比
• 5.4 土地利用变化对径流的影响分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 主要科研情况
• 致谢